DE3540884A1

DE3540884A1 - ELECTRIC POWER CONTROL SYSTEM FOR MOTOR VEHICLES

Info

Publication number: DE3540884A1
Application number: DE19853540884
Authority: DE
Inventors: Yasuo Shimizu
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1984-11-16
Filing date: 1985-11-18
Publication date: 1986-05-28
Also published as: GB2167025B; JPS61119468A; FR2573380B1; DE3540884C2; FR2573380A1; JPH0349787B2; GB8528206D0; US4756376A; GB2167025A

Description

description

Elektrisches Leistungssteuersystem für KraftfahrzeugeElectric power control system for automobiles

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein Leistungssteuersystem für Kraftfahrzeuge. Insbesondere betrifft die Erfindung ein elektrisches Leistungssteuersystem für Kraftfahrzeuge.The present invention relates generally to a power control system for automobiles. In particular concerns the invention provides an electrical power control system for automobiles.

Im Hinblick auf Probleme von hydraulischen Leistungssteuersystemen, die beispielsweise darin bestehen, daß ihr Aufbau kompliziert ist, wurde kürzlich eine Vielzahl von elektrischen Leistungssteuersystemen für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen. With regard to problems of hydraulic power control systems, which are, for example, that their structure is complicated, recently a variety of electrical Proposed power control systems for automobiles.

Beispielsweise ist in der japanischen Auslegeschrift 59-70257 ein elektrisches Leistungssteuersystem für Kraftfahrzeuge beschrieben. For example, Japanese Patent Publication 59-70257 describes an electrical power control system for automobiles.

Dieses elektrische Leistungssteuersystem für Kraftfahrzeuge enthält eine Eingangswelle als eine Steuerwelle, die mit einem Steuerrad verbunden ist, eine Ausgangswelle, die über ein Universalgelenk mit der Eingangswelle und über einen Zahnstangengetriebemechanxsmus mit einer Zug- bzw. Spurstange eines gesteuerten Rades verbunden ist, einen elektrischen Motor, der ein Hilfsdrehmoment über ein Untersetzungsgetriebe an die Ausgangswelle anlegt, einen Mechanismus zur Ermittlung des Drehmomentes, der an der Eingangswelle angeordnet ist, um das auf die Eingangswelle einwirkendeThis automotive electric power control system includes an input shaft as a control shaft that is connected to is connected to a steering wheel, an output shaft which is connected to the input shaft via a universal joint and via a Rack and pinion mechanism is connected to a tie rod of a controlled wheel, an electrical one Motor providing auxiliary torque through a reduction gear applies to the output shaft, a mechanism for determining the torque, which is arranged on the input shaft is to that acting on the input shaft

Steuerdrehmoment zu ermitteln, und einen Antriebssteuerkreis, der auf der Grundlage eines Ermittlungssignales von dem Mechanismus zur Ermittlung des Drehmomentes ein Signal für die Größe des Drehmomentes und ein Signal für die Richtung des Drehmomentes/ die die Größe und die Richtung des Steuerdrehmomentes, das auf die Eingangswelle einwirkt, jeweils darstellen,erzeugen kann.Bei diesem System wird dem elektrischen Motor ein Ankerstrom zugeführt, dessen Größe proportional zum Signal für die Größe des Drehmomentes ist. Die Leitungsrichtung dieses Ankerstromes stimmt mit dem Signal für die Richtung des Drehmomentes überein. Der Mechanismus zur Ermittlung des Drehmomentes besteht aus einem Dehnungsmessersensor. To determine control torque, and a drive control circuit, on the basis of a detection signal from the mechanism for determining the torque a signal for the size of the torque and a signal for the direction of the torque / the size and direction of the Control torque acting on the input shaft, respectively In this system, the electrical An armature current is supplied to the motor, the magnitude of which is proportional to the signal for the magnitude of the torque. The direction of conduction of this armature current agrees with the signal for the direction of the torque. The mechanism for determining the torque consists of a strain gauge sensor.

Bei einer derartigen Anordnung wird dann, wenn das Steuerrad betätigt wird, an die Ausgangswelle ein angemessenes Hilfsdrehmoment von dem elektrischen Motor angelegt, so daß die Steueroperation erleichtert wird.With such an arrangement, when the steering wheel is operated, adequate auxiliary torque is applied to the output shaft from the electric motor so that the control operation is facilitated.

In dem beschriebenen elektrischen Steuersystem wird jedoch der Antrieb für den elektrischen Motor so gesteuert, daß das Hilfsdrehmoment, dessen Größe im wesentlichen proportional zu derjenigen des auf die Eingangswelle einwirkenden Steuerdrehmomentes ist, unabhängig von der Geschwindigkeit der Drehoperation des Steuerrades bzw. der Drehung des Steuerrades angelegt wird.In the electrical control system described, however, the drive for the electric motor is controlled so that the auxiliary torque, the magnitude of which is essentially proportional to that of the acting on the input shaft Control torque is independent of the speed the turning operation of the steering wheel or the rotation of the steering wheel is applied.

In diesem Zusammenhang besteht ein Wunsch dahingehend, daß der elektrische Motor so gesteuert wird, daß das Hilfsdrehmoment unter Beachtung der Geschwindigkeit der Drehung des Steuerrades an die Ausgangswelle angelegt wird.In this connection, there is a desire that the electric motor be controlled so that the auxiliary torque is applied to the output shaft, taking into account the speed of rotation of the steering wheel.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Befriedigung dieses Wunsches bei einem herkömmlichen elektrischen Leistungssteuersystem für Kraftfahr7.eHKjc. The present invention enables this desire to be satisfied in a conventional automotive electric power control system.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein elektrisches Leistungssteuersystem für Kraftfahrzeuge anzugeben, in dem der Antrieb des elektrischen Motors, der ein Hilfsdrehmoment für eine Ausgangswelle liefern kann, so gesteuert werden kann, daß die Geschwindigkeit des Drehbetriebes des Steuerrades beachtet wird. Dadurch wird die Manövrierbarkeit bzw. Lenkbarkeit vorteilhaft beeinflußt.The object of the present invention is therefore to provide an electrical power control system for motor vehicles specify in which the drive of the electric motor, which can provide an auxiliary torque for an output shaft, so can be controlled that the speed of the turning operation of the steering wheel is observed. This increases maneuverability or steerability favorably influenced.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung ein elektrisches Leistungssteuersystem für Kraftfahrzeuge, das eine Eingangswelle, die wirksam mit einem Steuerrad verbunden ist, eine Ausgangswelle, die wirksam mit einem gesteuerten Rad verbunden ist, ein Zwischenverbindungsteil, das die Eingangswelle und die Ausgangswelle mechanisch im wesentlichen miteinander verbindet, einen Gleichstrommotor, der wirksam ein Hilfsdrehmoment an die Ausgangswelle anlegt, eine Einrichtung zur Ermittlung des Drehmomentes, die das Steuerdrehmoment, das auf die Eingangswelle einwirkt, ermittelt und einen Steuerkreis aufweist, der an den Motor ein Antriebssteuersignal in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal von der Ermittlungseinrichtung anlegt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebssteuersignal eine Ankerspannung des Motors umfaßt, wobei ein Wert dieser Spannung proportional zur Größe des Steuerdrehmomentes ist, das auf die Eingangswelle einwirkt. To solve this problem, the invention provides an electrical power control system for motor vehicles, the one Input shaft operatively connected to a steering wheel, an output shaft operatively connected to a steered wheel is an intermediate connector that mechanically substantially connects the input shaft and the output shaft to each other connects, a DC motor that effectively provides an auxiliary torque to the output shaft, a device for determining the torque, which is the control torque that on the input shaft acts, determined and has a control circuit which sends a drive control signal to the motor in accordance with an output signal from the determining device. The invention is characterized in that the drive control signal comprises an armature voltage of the motor, a value of this voltage being proportional to the magnitude of the control torque acting on the input shaft.

Die oben angegebenen Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen näher aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles, die im Zusammenhang mit den Figuren erfolgt, hervor. Es zeigt:The above-identified features, objects, and advantages of the present Invention go further from the following description of a preferred embodiment, which in context done with the figures. It shows:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Antriebssteuer1 shows a block diagram of a drive control

kreises eines erfindungsgemäßen elektrischen Leistungssteuersystems für Kraftfahrzeuge; circuit of an electrical power control system for motor vehicles according to the invention;

Fig. 2A bis 2D charakteristische Kurven von Ausgangssignalen einiger Hauptkreiselemente in dem Antriebssteuerkreis der Fig. 1;FIGS. 2A to 2D are characteristic curves of output signals from some main circle elements in FIG the drive control circuit of FIG. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt eines wesentlichenFig. 3 is a longitudinal section of an essential

Teiles des elektrischen Leistungssteuersystemes, das durch den Antriebssteuerkreis der Fig. 1 gesteuert wird;Part of the electrical power control system implemented by the propulsion control circuit of Fig. 1 is controlled;

Fig. 4A einen Schnitt entlang der Linie 4A-4A4A is a section along the line 4A-4A

der Fig. 3, der einen wesentlichen Bereich eines Mechanismus zur Ermittlung des auf eine Eingangswelle des elektrischen Leistungssteuersystems einwirkenden Steuerdrehmomentes zeigt; und3, which shows an essential part of a mechanism for determining the on control torque applied to an input shaft of the electric power control system shows; and

Fig. 4B und 4C eine Aufsicht und eine Seitenansicht einesFigures 4B and 4C are a plan view and a side view of a

beweglichen Teiles des Mechanismus zur Ermittlung des Drehmomentes der Fig. 4A.moving part of the mechanism for determining the torque of FIG. 4A.

In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 100 den gesamten Antriebssteuerkreis eines elektrischen Leistungssteuersystems gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung, das in ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug eingebaut ist. Die Fig. 2A bis 2D zeigen charakteristische Kurven einiger Signale, die von wesentlichen Kreiselementen des Antriebssteuerkreises 100 ausgesendet werden. Diese Signale werden später noch näher erläutert. Die Fig. 3 zeigt den Aufbau des elektrischen Leistungssteuersystemes, wobei die Fig. 3 einen Längsschnitt eines wesentlichen Teiles des durch das Bezugszeichen 200 bezeichneten Leistungssteuersystems zeigt, das durch den Antriebssteuerkreis 100 gesteuert wird. In den Fig. 4A bis 4C sind Schnittdarstellungen eines Mechanismus zur Ermittlung des DrehmomentesIn Fig. 1, reference numeral 100 denotes the whole Drive control circuit of an electrical power control system according to a preferred embodiment of the present invention Invention installed in a motor vehicle, not shown. Figs. 2A to 2D show characteristic ones Curves of some signals that are sent out by essential circular elements of the drive control circuit 100. These Signals will be explained in more detail later. Fig. 3 shows the structure of the electrical power control system, FIG. 3 shows a longitudinal section of an essential part of the power control system denoted by reference numeral 200 which is implemented by the drive control circuit 100 is controlled. 4A to 4C are sectional views of a mechanism for determining the torque

des Steuersystems 200 dargestellt, der später noch näher erläutert werden wird.of the control system 200, which will be explained in more detail later.

Zum besseren Verständnis wird zuerst der mechanische Aufbau des Leistungssteuersystems 200 im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4A bis 4C erläutert, bevor die Beschaffenheit und die Funktion des Antriebssteuerkreises 100 beschrieben werden. For a better understanding, the mechanical structure of the power control system 200 in connection with FIGS 3 and 4A to 4C will be explained before the nature and function of the drive control circuit 100 is described.

Die Fig. 3 zeigt die beschriebene Schnittdarstellung und insbesondere einen Längsschnitt des wesentlichen Teiles des Steuersystems 200, wobei ein Viertel dieses Teiles entfernt ist.Fig. 3 shows the sectional view described and in particular a longitudinal section of the essential part of the Control system 200 with a quarter of that part removed.

Das System 200 weist eine Eingangswelle 1, die drehbar durch ein Kugellager 2 und durch ein Nadellager 3 gehalten bzw. gelagert wird und an ihrem axialen äußeren Ende mit einem nicht dargestellten Steuerrad verbunden ist, und eine Ausgangswelle 4 auf, die koaxial zur Eingangswelle 1 angeordnet ist und wirksam mit dieser über einen Torsionsstab 8 verbunden ist, der koaxial zur Eingangswelle 1 angeordnet ist. Die Ausgangswelle 4 wird ebenfalls durch ein Kugellager 5 und Nadellager 6, 7 drehbar gelagert. Das axiale äußere Ende der Ausgangswelle 4 weist einen Kerbverzahnungsbereich 4a zur Verbindung der Welle 4 mit einem nicht dargestellten Zahnstangengetriebe auf.The system 200 has an input shaft 1 which is rotatable by a ball bearing 2 and is held or supported by a needle bearing 3 and at its axially outer end with a not is connected to the steering wheel shown, and an output shaft 4, which is arranged coaxially to the input shaft 1 and is effectively connected to this via a torsion bar 8 which is arranged coaxially to the input shaft 1. The output shaft 4 is also rotatably supported by a ball bearing 5 and needle bearings 6, 7. The axially outer end of the output shaft 4 has a serration area 4a for connecting the shaft 4 to a rack and pinion gear (not shown) on.

Die Eingangswelle 1 weist einen verkleinerten axialen inneren Endbereich 1b auf, der an seinem innersten Ende in einen erweiterten axialen Endbereich 4b' der Ausgangswelle 4 eingreift, wobei er dort drehbar durch das dazwischen angeordnete Nadellager 3 gehalten wird.The input shaft 1 has a reduced axial inner end portion 1 b, which at its innermost end into a extended axial end region 4b 'of the output shaft 4 engages, wherein it is rotatable there by the interposed therebetween Needle bearing 3 is held.

Die linke Hälfte der Länge des Torsionsstabes 8 ist in einen axialen Hohlraum 4c der Ausgangswelle 4 eingeführt und anThe left half of the length of the torsion bar 8 is inserted into an axial cavity 4c of the output shaft 4 and on

ihrem linken Endbereich 8a mit der Hilfe eines Stiftes 11, der senkrecht in den Endbereich 8a eingedrückt bzw. eingeführt wird, mit der Ausgangswelle 4 verbunden. Die rechte Hälfte des Torsionsstäbes 8 ist in eine axiale Aushöhlung 1c der Eingangswelle 1 eingeführt und an ihrem rechten Endbereich 8b mit der Hilfe einer Schraube 9 mit der Eingangswelle 1 verbunden, wobei die Eingangswelle 1 dann, wenn kein Steuerdrehmoment auf sie einwirkt, in Umfangsrichtung gesehen, eine vorbestimmte Winkelposition oder eine neutrale Position relativ zur Ausgangswelle 4 einnehmen kann.its left end area 8a with the help of a pin 11, which is pressed or inserted perpendicularly into the end region 8 a, is connected to the output shaft 4. The right Half of the torsion bar 8 is in an axial cavity 1c of the input shaft 1 and inserted at its right end area 8b with the help of a screw 9 with the input shaft 1 connected, the input shaft 1 when no control torque acts on it, seen in the circumferential direction, can assume a predetermined angular position or a neutral position relative to the output shaft 4.

Bei der zuvor beschriebenen Anordnung wird das Steuerdrehmoment von dem Steuerrad an die Eingangswelle 1 angelegt und von dieser über den Torsionsstab 8 auf die Ausgangswelle 4 übertragen, wobei in dem Torsionsstab 8 Drehmomentbzw. Torsionsverformungen bewirkt werden.With the arrangement described above, the steering torque is applied to the input shaft 1 from the steering wheel and transmitted from this via the torsion bar 8 to the output shaft 4, with torque or torque in the torsion bar 8. Torsional deformations are caused.

In der Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 12 eine Steuersäule, die die Eingangswelle 1 umgibt und in sich aufnimmt.In FIG. 3, the reference numeral 12 designates a control column which surrounds the input shaft 1 and accommodates it.

Das System 200 weist an einer Position, an der der innere Endbereich 1b der Eingangswelle 1 in den inneren Endbereich 4b der Ausgangswelle 4 eingreift, einen Mechanismus 13 zur Ermittlung des Drehmomentes auf, der so angeordnet ist, daß er sich um die Position herum erstreckt und das auf die Eingangswelle 1 einwirkende Steuerdrehmoment durch Ermittlung einer relativen Winkelverschiebung in Umfangsrichtung anzeigen kann, die als eine Phasendifferenz zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4 erzeugt wird. Der Mechanismus 13 weist einen Differentialtransformator 14, der an dem Innenumfang der Steuersäule 12 befestigt ist, und ein röhrenförmiges bewegliches Teil 15 auf, bei dem es sich beispielsweise um einen Blechkern handelt, der in axialer Richtung gleitbar um die gegenseitig ineinandergreifenden Bereiche 1b, 4b der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4The system 200 has a position where the inner end region 1b of the input shaft 1 engages in the inner end region 4b of the output shaft 4, a mechanism 13 for determining of the torque, which is arranged to extend around the position and that on the Control torque acting on input shaft 1 by determining a relative angular displacement in the circumferential direction can display that as a phase difference between the input wave 1 and the output shaft 4 is generated. The mechanism 13 includes a differential transformer 14, the is attached to the inner periphery of the control column 12, and a tubular movable member 15 in which it is For example, it is a sheet metal core which is slidable in the axial direction around the mutually engaging areas 1b, 4b of the input shaft 1 and the output shaft 4

angeordnet ist. Der Differentialtransformator 14 weist ein Paar von Ausgangsanschlüssen auf, die mit dem Antriebssteuerkreis 100 verbunden sind.Er kann teilweise die relative Winke !verschiebung zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4 elektrisch ermitteln. Die geeignete Funktion des Antriebssteuerkreises 100 besteht darin, an dem elektrischen Motor 20 eine gesteuerte Spannung einer gesteuerten Polarität einzuprägen. Dadurch wird dem Motor 20 ein Ankerstrom Io (Fig. 1) zugeführt, der zum Antrieb des Motors in Übereinstimmung mit der Größe und der Wirkungsrichtung des Hilfsdrehmomentes übereinstimmt, das der Motor 20 an seinem Ausgang erzeugen soll.is arranged. The differential transformer 14 has a Pair of output ports that are connected to the drive control circuit 100. It can partially control the relative angles ! Displacement between the input shaft 1 and the output shaft 4 determine electrically. The appropriate function of the drive control circuit 100 is to act on the electrical Motor 20 impress a controlled voltage of a controlled polarity. As a result, the motor 20 is an armature current Io (Fig. 1) supplied to drive the motor in accordance with the size and the direction of action of the auxiliary torque that the motor 20 is to generate at its output.

Wie dies in der Fig. 4A dargestellt ist, greift das bewegliche Teil 15 über ein Paar von radial verlaufenden Stiften 16, 16, die an der Eingangswelle 1 befestigt sind, an der Eingangswelle 1 und an der Ausgangswelle 4 über ein weiteres Paar von radialen Stiften 17, 17 an, die an der Ausgangswelle 4 befestigt sind. Jeder radiale Stift 17, 17 ist von einem der radialen Stifte 16, 16 durch eine Phasendifferenz von 90° in Umfangsrichtung beabstandet. Um an den radialen Stiften 16, 16 angreifen zu können, die von der Eingangswelle vorstehen, weist das bewegliche Teil 15 ein Paar von Eingriff slöchern 15b auf, die durch es an entsprechenden Umfangspositionen hindurchverlaufen derart, daß sie in der axialen Richtung des Torsionsstabes 8 verlängert sind. Um an den radialen Stiften 17, 17 angreifen zu können, die von der Ausgangswelle 4 aus vorstehen, weist der bewegliche Teil 15 ein Paar von Eingriffslöchern 15a auf, die durch das Teil 15 hindurchverlaufen und in Bezug auf die axiale Richtung des Torsionsstabes 8 unter einem schrägen Winkel verlängert sind. Das bewegliche Teil 15 ist normalerweise in der axialen Richtung nach links (Fig. 3) durch eine Schraubenfeder 18 vorgespannt, die so komprimiert ist, daß sie zwischen dem Teil 15 und dem zuvor genannten Kugellager 2 angeordnet ist.As shown in Fig. 4A, the movable member 15 engages via a pair of radially extending pins 16, 16, which are attached to the input shaft 1, on the Input shaft 1 and on the output shaft 4 via a further pair of radial pins 17, 17, which are on the output shaft 4 are attached. Each radial pin 17, 17 is from one of the radial pins 16, 16 by a phase difference of 90 ° apart in the circumferential direction. In order to be able to act on the radial pins 16, 16, which are from the input shaft protrude, the movable member 15 has a pair of engagements holes 15b that run through it at corresponding circumferential positions extend therethrough so that they are elongated in the axial direction of the torsion bar 8. Around to be able to attack the radial pins 17, 17 that of of the output shaft 4 protrude from, the movable part 15 has a pair of engaging holes 15a through the Part 15 pass through and extended with respect to the axial direction of the torsion bar 8 at an oblique angle are. The movable part 15 is normally left in the axial direction (Fig. 3) by a coil spring 18, which is compressed so that it is between the part 15 and the aforementioned ball bearing 2 is arranged.

Bei der voranstehenden Ausführungsform besteht zwischen jedem der radialen Stifte 17 und dem entsprechenden länglichen Loch 15a ein Spiel, das auf die Herstellungsgenauigkeit zurückzuführen ist. An einer Seite 15c, die als Arbeitsseite des Loches 15a dient, ist jeder auf ein derartiges Spiel zwischen dem Stift 17 und dem Loch 15a zurückzuführende Abstand im wesentlichen durch das Vorhandensein der Feder 18 beseitigt, die den Stift 17 normalerweise so drückt, daß er an der Arbeitsseite 15c anliegt. An der anderen Seite 15d des Loches 15a besteht dagegen ein entsprechender Abstand I^ zum Stift 1 7.In the foregoing embodiment, there is between each of the radial pins 17 and the corresponding elongated one Hole 15a a game that relies on manufacturing accuracy is due. On one side 15c, the working side of the hole 15a, each is due to such play between the pin 17 and the hole 15a Distance substantially eliminated by the presence of the spring 18, which the pin 17 normally so presses that it rests against the working side 15c. On the other hand, there is a corresponding one on the other side 15d of the hole 15a Distance I ^ to pin 1 7.

Wenn bei der voranstehenden Ausführungsform die Eingangswelle 1 durch ein an das Steuerrad angelegtes Steuerdrehmoment in eine Drehung versetzt wird, wird ein Drehmoment über den Torsionsstab 8 zur Ausgangswelle 4 übertragen, wobei in Umfangsrichtung eine relative Winkelverschiebung, d.h. eine relative WinkelverSchiebung zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4, hervorgerufen wird, wodurch bewirkt wird, daß das bewegliche Teil 15 sich in axialer Richtung nach rechts oder links (Fig. 3) entsprechend der Drehrichtung und dem absoluten Wert der Winkeldifferenz bewegt, die die Eingangswelle 1 dann in Bezug auf die Ausgangswelle 4 ausführen muß. Da die axiale Bewegung des beweglichen Teils 15 proportional zur relativen Winkelverschiebung zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4 ist, wird die relative Winkelverschiebung durch die elektrische Ermittlung der axialen Bewegung durch den Differentialtransformator 14 ermittelt.In the above embodiment, when the input shaft 1 is controlled by a control torque applied to the steering wheel is set in rotation, a torque is transmitted via the torsion bar 8 to the output shaft 4, where in the circumferential direction a relative angular displacement, i.e. a relative angular displacement between the input shaft 1 and the output shaft 4, causing causes the movable part 15 to move in the axial direction to the right or left (Fig. 3) accordingly the direction of rotation and the absolute value of the angular difference that the input shaft 1 then moves with respect to the output shaft 4 must perform. Since the axial movement of the movable part 15 is proportional to the relative angular displacement between the input shaft 1 and the output shaft 4, the relative angular displacement is determined by the electrical determination of the axial movement determined by the differential transformer 14.

Wie dies in der Fig. 3 dargestellt ist, weist das System 200 ein zylindrisches Gehäuse 19 auf, in dem der elektrische Motor 20 in der Form einer Gleichstrommaschine, die koaxial um die Ausgangswelle 4 herum angeordnet ist, enthalten ist. Der elektrische Motor 20 weist ein Paar vonAs shown in FIG. 3, the system 200 has a cylindrical housing 19 in which the electrical Motor 20 in the form of a DC machine coaxially arranged around the output shaft 4 included is. The electric motor 20 has a pair of

Magneten 21 als Feldmagneten, die an dem Innenumfang des Gehäuses 19 befestigt sind, und einen Rotor 26 als Anker auf, der aus einer röhrenförmigen Welle 23, die drehbar durch die Nadellager 6, 7 und ein Kugellager 22 gehalten wird, und einem Ankerkern 24 besteht, der auf der röhrenförmigen Welle 23 befestigt ist und eine Ankerwicklung 25 aufweist, die so angeordnet ist, daß sie dann, wenn sie gedreht wird, die von den Magneten 21 entwickelten Magnetflußlinien schneidet. Außerdem weist der Rotor 26 an seinem linken Ende eine Schleifringeinheit 27 auf, mit der Anschlüsse 25a der Ankerwicklung 25 derart verbunden sind, daß der Ankerstrom Io der nötigen Größe in jeder geforderten Leitungsrichtung durch die Ankerwicklung durchschickt werden kann. An jeder der erforderlichen elektrischen Winkelpositionen grenzt eine Bürste 29 an die Schleifringeinheit 27 an, wobei die Bürste 29 normalerweise durch eine Schraubenfeder gegen den Schleifring gedrückt wird. Durch die Bürste 29 wird der gesteuerte Ankerstrom Io vom Antriebssteuerkreis 100 in die Ankerwicklung 25 gesendet.Magnets 21 as field magnets, which are attached to the inner circumference of the Housing 19 are attached, and a rotor 26 as an armature, which consists of a tubular shaft 23, which is rotatable is held by the needle bearings 6, 7 and a ball bearing 22, and an armature core 24 is made on the tubular Shaft 23 is fixed and has an armature winding 25 which is arranged so that it is when rotated which intersects the lines of magnetic flux developed by the magnets 21. In addition, the rotor 26 on its left End of a slip ring unit 27 to which the terminals 25a of the armature winding 25 are connected in such a way that the armature current Io of the required size can be sent through the armature winding in any required line direction. At each of the required electrical angular positions, a brush 29 adjoins the slip ring unit 27, with the brush 29 is normally urged against the slip ring by a coil spring. Through the brush 29 the controlled armature current Io is sent from the drive control circuit 100 into the armature winding 25.

Wenn bei der voranstehenden Ausführungsform ein Drehmoment von dem Steuerrad an die Eingangswelle 1 angelegt wird, wobei zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4 eine relative Winkelverschiebung entwickelt wird, die durch den Mechanismus 13 zur Ermittlung des Drehmomentes ermittelt wird, wird bewirkt, daß der Antriebssteuerkreis 100 den Ankerstrom Io zur Ankerwicklung 25 sendet. Dadurch wird der elektrische Motor 20 derart angetrieben, daß sich der Rotor 26 unabhängig davon in derselben Drehrichtung wie die Eingangswelle 1 um die Ausgangswelle 4 dreht.In the above embodiment, when torque is applied from the steering wheel to the input shaft 1, where between the input shaft 1 and the output shaft 4 a relative angular displacement is developed, which by the mechanism 13 for determining the torque is detected, the drive control circuit 100 sends the armature current Io to armature winding 25. This will the electric motor 20 is driven such that the rotor 26 independently of this in the same direction of rotation as the Input shaft 1 rotates around output shaft 4.

Die Drehung des Rotors 26 wird auf die Ausgangswelle 4 über einen Untersetzungsmechanismus übertragen, der aus einem ersten und zweiten Planetengetriebe 32, 33 besteht. Durch diesen Untersetzungsmechanismus wird die GeschwindigkeitThe rotation of the rotor 26 is transmitted to the output shaft 4 via a reduction mechanism consisting of a first and second planetary gears 32, 33 consists. This reduction mechanism increases the speed

der Drehung . verringert und deren Drehmoment vergrößert. In dem Untersetzungsmechanismus, der durch die beiden Stufen 32, 33 des Planetengetriebes gebildet wird, besteht die erste Stufe 32 aus einem ersten Sonnenrad 30, das entlang des Außenumfanges des linken Endbereiches der röhrenförmigen Welle 23 als ein erstes Eingangsteil ausgebildet ist, der rechtenHälfte eines gemeinsamen Drehkranzes 31, der an dem inneren Umfang des Gehäuses 19 befestigt ist, und drei ersten Planetenzahnrädern 32a, die zwischen dem Sonnenrad 30 und dem Drehkranz 31 eingreifen. Die ersten Planetenzahnräder 32a werden drehbar an einem scheibenähnlichen Flansch 32b gehalten, der an einem zweiten Eingangsteil befestigt ist, das drehbar und lose auf der Ausgangswelle 4 montiert ist. An dem zweiten Eingangsteil ist ein zweites Sonnenzahnrad 33a ausgebildet. Andererseits besteht die zweite Stufe 33 aus dem zweiten Sonnenrad 33a, der linken Hälfte des Drehkranzes und drei zweiten Planetenrädern 33b, die in das Sonnenrad 33a und den Drehkranz 31 eingreifen. Die zweiten Planetenräder 33b sind drehbar an einem scheibenähnlichen Flansch 33c gelagert, der einstückig mit einem röhrenförmigen Teil 33e verbunden - i_St. Das Teil 33e ist mit der Hilfe einer Kerbverzahnung auf einem Bereich des kerbverzahnten Bereiches 4a der Ausgangswelle 4 befestigt. Außerdem ist der Bereich 33e durch einen radialen Bolzen 33d an derselben Welle 4 befestigt.of rotation. decreased and their torque increased. In the reduction mechanism formed by the two stages 32, 33 of the planetary gear, the first stage 32 consists of a first sun gear 30 formed along the outer periphery of the left end portion of the tubular shaft 23 as a first input part, the right half of a common one Slewing ring 31 attached to the inner periphery of the housing 19, and three first planetary gears 32a meshing between the sun gear 30 and the slewing ring 31. The first planetary gears 32a are rotatably supported on a disk-like flange 32b which is attached to a second input part which is rotatably and loosely mounted on the output shaft 4. A second sun gear 33a is formed on the second input part. On the other hand, the second stage 33 consists of the second sun gear 33 a, the left half of the rotating ring and three second planet gears 33 b, which mesh with the sun gear 33 a and the rotating ring 31. The second planet gears 33b are rotatably mounted on a disk-like flange 33c which is integrally connected to a tubular part 33e - i _S t. The part 33e is fixed on a portion of the serrated portion 4a of the output shaft 4 with the aid of serrations. In addition, the portion 33e is fastened to the same shaft 4 by a radial bolt 33d.

Wenn daher ein Steuerdrehmoment an die Eingangswelle 1 angelegt wird, empfängt die Ausgangswelle 4 neben dem von der Eingangswelle 1 auf sie über den Torsionsstab 8 übertragenen Drehmoment ein zusätzliches Drehmoment, das durch die elektromagnetischen Wirkungen des Elektromotors 20, der um die Ausgangswelle 4 herum angeordnet ist, entwickelt wird und durch den Untersetzungsmechanismus übertragen wird, wodurch das zusätzliche Drehmoment an die Ausgangswelle 4 angelegt wird. Als Ergebnis wird eine leistungs-unterstützen-Therefore, when a control torque is applied to the input shaft 1, the output shaft 4 receives besides that of the input shaft 1 on it via the torsion bar 8 transmitted torque an additional torque that by the electromagnetic effects of the electric motor 20 arranged around the output shaft 4 develops and is transmitted through the reduction mechanism, whereby the additional torque is transmitted to the output shaft 4 is created. The result is a performance-supporting

de Funktion des elektrischen Leistungssteuersystems 200 erreicht. The function of the electric power control system 200 is achieved.

Aus der Fig. 4A geht hervor, daß dann, wenn die relative Winkelverschiebung zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4 auf einen vorbestimmten Winkel (etwa 10° bei dieser Ausführungsform) vergrößert wird, die sich in Umfangsrichtung bewegenden Seitenflächen 1c des axialen inneren Endbereiches 1b der Eingangswelle 1 an den entsprechenden Seitenflächen 4c des axialen inneren Endbereiches 4b der Ausgangswelle 4, die in ümfangsrichtung verriegeln, angrenzen, um dort verriegelt zu werden. Dadurch wird verhindert, daß die relative Winke!verschiebung weiter vergrößert wird, wobei die Drehung der Eingangswelle 1, d.h. das auf sie einwirkende Steuerdrehmoment, mechanisch und direkt zur Ausgangswelle 4 übertragen wird. Mit anderen Worten wird durch eine derartige Verriegelungsstruktur zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4 und durch den Torsionsstab 8 in dem Leistungssteuersystem 200 ein Sicherheit smechanismus gebildet.From Fig. 4A it can be seen that when the relative Angular displacement between the input shaft 1 and the output shaft 4 to a predetermined angle (about 10 ° in this embodiment) is enlarged, which is in Circumferentially moving side surfaces 1c of the axial inner end region 1b of the input shaft 1 on the corresponding side surfaces 4c of the axially inner end region 4b of the output shaft 4, which lock in the circumferential direction, adjoin in order to be locked there. This prevents that the relative angle! shift increases further the rotation of the input shaft 1, i.e. the control torque acting on it, mechanical and is transmitted directly to the output shaft 4. In other words, by such a locking structure between of the input shaft 1 and the output shaft 4 and through the torsion bar 8 in the power control system 200 mechanism formed.

Im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2A bis 2D werden nun der Aufbau und die Funktion des Antriebssteuerkreises 100 beschrieben, der die Wirkung des elektrischen Leistungssteuersystems 200 steuern kann.In connection with FIGS. 1 and 2A to 2D, the structure and function of the drive control circuit 100 will now be described. that can control the operation of the electric power control system 200.

Wie dies in der Fig. 1 dargestellt ist, besteht der Antriebssteuerkreis 200 aus einem Kreis 70, der ein für das Drehmoment repräsentatives Signal erzeugt und ein Paar von Ermittlungssignalen Vr, Vl empfängt, die von dem Mechanismus 1 3 zur Ermittlung des Drehmomentes ausgesendet werden, und einem Antriebskreis 80 für den Motor, der das Drehmoment repräsentierende Signale Sdr, SdI und Sa vom Kreis empfängt. Der Kreis 70 kann dabei das Paar der die Richtung des Drehmomentes anzeigenden Signale Sdr, SdI und ein dieAs shown in Fig. 1, there is the drive control circuit 200 consists of a circle 70 which generates a signal representative of the torque and a pair of Receives detection signals Vr, Vl, which are sent out by the mechanism 1 3 for determining the torque, and a drive circuit 80 for the motor, the torque representing signals Sdr, SdI and Sa from the circuit receives. The circle 70 can be the pair of the signals Sdr, SdI and a die indicating the direction of the torque

Größe des Drehmomentes anzeigendes Signal Sa in Übereinstimmung mit den Signalen Vr, Vl erzeugen. Der Kreis 80 kann eine Klemmenspannung Va einer gesteuerten Polarität an den Elektromotor 20 anlegen und dadurch an den Motor 20 einen Ankerstrom Io in Übereinstimmung mit den Signalen Sdr, SdI und Sa liefern.Generate the magnitude of the torque indicating signal Sa in accordance with the signals Vr, Vl. The circle 80 can apply a terminal voltage Va of a controlled polarity to the electric motor 20 and thereby to the motor 20 a Armature current Io in accordance with the signals Sdr, SdI and deliver sa.

Zuerst wird der Kreis 70 zur Erzeugung des das Drehmoment darstellenden Signales beschrieben.First, the circuit 70 for generating the signal representing torque will be described.

Der Differentialtransformator 14 des Mechanismus 13 zur Ermittlung des Drehmomentes weist eine Primärwicklung 14a und ein Paar von Sekundärwicklungen 14b, 14c auf. Die Primärwicklung 1 4a wird mit einem Wechselstromsignal einer vorbestimmten Frequenz erregt, die von einem Oszillator 34 zugeführt wird. Die Sekundärwicklungen 14b, 14c können die Ermittlungssignale Vr, Vl in der Form eines Paares von Wechselspannungssignalen mit einer sich in Übereinstimmung mit der axialen Bewegung des beweglichen Teiles 15 des Transformators 14 unterschiedlich ändernden Amplitude aussenden. Die Ermittlungssignale Vr, Vl von den Sekundärwicklungen 14b, 14c werden zuerst durch ein Paar von Gleichrichtern 35a, 35b gleichgerichtet und durch ein Paar von Tiefpaßfiltern 36a, 36b geglättet, so daß sie in ein Paar von Gleichspannungssignalen Vr₁, Vl. umgewandelt werden.The differential transformer 14 of the torque detection mechanism 13 has a primary winding 14a and a pair of secondary windings 14b, 14c. The primary winding 1 4a is excited with an alternating current signal of a predetermined frequency, which is supplied by an oscillator 34. The secondary windings 14b, 14c can emit the detection signals Vr, Vl in the form of a pair of AC voltage signals with an amplitude varying differently in accordance with the axial movement of the movable part 15 of the transformer 14. The detection signals Vr, Vl from the secondary windings 14b, 14c are first rectified by a pair of rectifiers 35a, 35b and smoothed by a pair of low-pass filters 36a, 36b so that they are converted into a pair of DC voltage signals Vr ₁ , Vl. being transformed.

Das Gleichspannungssignal Vr₁ wird an einen positiven Eingangsanschluß eines Subtrahiergliedes 37 und an einen negativen Eingangsanschluß eines weiteren Subtrahiergliedes 38 angelegt. Das andere Gleichspannungssignal Vl₁ wird an einen Minuseingangsanschluß des Subtrahiergliedes 37 und an einen positiven Eingangsanschluß des Subtrahiergliedes 38 angelegt.The DC voltage _{signal Vr 1} is applied to a positive input terminal of a subtracter 37 and to a negative input terminal of a further subtractor 38. The other DC voltage _{signal Vl 1} is applied to a minus input connection of the subtracter 37 and to a positive input connection of the subtracter 38.

Bei der voranstehenden Ausführungsform kann das beweglicheIn the above embodiment, the movable

Teil 15 die neutrale Position, die in der Fig. 1 durch Xo bezeichnet ist, einnehmen, wenn die relative Winkelverschiebung zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4 Null beträgt, wenn kein Steuerdrehmoment an die Eingangswelle 1 angelegt wird. Außerdem kann es sich in Fig. 4B nach rechts, d.h. in Fig. 4C nach oben bewegen, wenn die Eingangswelle 1 an der Seite des Steuerrades gesehen, relativ zur Ausgangswelle 4 nach rechts gedreht wird, wobei auf die Welle 4 eine Last bzw. Belastung ausgeübt wird ,während ein im Uhrzeigersinn wirkendes Drehmoment an die Eingangswelle 1 angelegt wird. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß, wie dies in der Fig. 1 dargestellt ist, eine vertikale Richtung des beweglichen Teiles 15 mit seiner vertikalen Richtung in Fig. 4C zusammenfällt. Wenn daher die Eingangswelle 1 im Uhrzeigersinn relativ zur Ausgangswelle 4 gedreht wird, wird das bewegliche Teil 15 in eine Aufwärtsrichtung +X in der Fig. 1 bewegt. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Eingangswelle 1 an der Seite des Steuerrades gesehen entgegen dem Uhrzeigersinn relativ zur Ausgangswelle 4 gedreht wird, wobei eine Last auf die Welle 4 ausgeübt wird, während das entgegen dem Uhrzeigersinn wirkende Drehmoment an die Eingangswelle 1 angelegt wird, das bewegliche Teil 15 in eine Abwärtsrichtung -X in Fig. 1 bewegt. Part 15 is the neutral position indicated in FIG. 1 by Xo is designated, assume when the relative angular displacement between the input shaft 1 and the output shaft 4 Is zero when no control torque is applied to the input shaft 1. It can also be shown in FIG. 4B move to the right, i.e. upwards in Fig. 4C when the input shaft 1 is seen on the side of the steering wheel, relatively to the output shaft 4 is rotated to the right, whereby a load is exerted on the shaft 4 while a clockwise torque is applied to the input shaft 1. In this regard, it is important pointed out that, as shown in Fig. 1, a vertical direction of the movable member 15 with its vertical direction in Fig. 4C coincides. Therefore, when the input shaft 1 is clockwise relative to the output shaft 4 is rotated, the movable member 15 is moved in an upward direction + X in FIG. 1. In contrast to when the input shaft 1 is seen on the side of the steering wheel counterclockwise relative to the output shaft 4 is rotated, with a load being applied to the shaft 4, while that acting counterclockwise Torque is applied to the input shaft 1, the movable member 15 moves in a downward direction -X in FIG. 1.

Als Ergebnis werden unter der Bedingung, daß das bewegliche Teil 15 in die neutrale Position Xo als eine Ursprungsposition gebracht wird, beide Gleichspannungssignale Vr , Vl in der Form eines vorbestimmten Pegels oder Ursprungspegels vorgegeben. Wenn das bewegliche Teil 15 aus der neutralen Position Xo in Fig. 1 vertikal bewegt wird, werden die Spannungen der Signale Vr₁, Vl- in Übereinstimmung mit der vertikalen Bewegung von dem Ursprungspegel aus unterschiedlich geändert.As a result, under the condition that the movable member 15 is brought to the neutral position Xo as an original position, both DC voltage signals Vr, Vl are given in the form of a predetermined level or original level. When the movable member 15 is vertically moved from the neutral position Xo in Fig. 1, the voltages of the signals Vr ₁ , Vl- are differently changed in accordance with the vertical movement from the original level.

Wenn beispielsweise in dem Mechanismus 13 zur Ermittlung des Drehmomentes das bewegliche Teil 15 in Fig. 1 nach oben verschoben wird, wobei die Eingangswelle 1 relativ zur Ausgangswelle 4 im Uhrzeigersinn gedreht wird, weist das Signal Vr- eine Spannung auf, die um einen Anstieg größer ist als der Ursprungspegel, der proportional zur Aufwärtsverschiebung des beweglichen Teils 15 ist, während bewirkt wird, daß der Pegel der Spannung des Signales Vl entsprechend fällt. Wenn im Gegensatz dazu das bewegliche. Teil 15 in Fig. 1 nach unten verschoben wird, wobei die Eingangswelle 1 relativ zur Ausgangswelle 4 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn gedreht wird, wird der Pegel der Spannung des Signals Vl₁ von dem Ursprungspegel proportional zur Abwärtsverschiebung des Teiles 15 angehoben, während das Signal Vr^ in einer entsprechenden Weise verkleinert wird.If, for example, in the mechanism 13 for determining the torque, the movable part 15 is displaced upward in FIG. 1, with the input shaft 1 being rotated clockwise relative to the output shaft 4, the signal Vr- has a voltage which is one increase is as the original level proportional to the upward displacement of the movable member 15 while causing the level of the voltage of the signal Vl to decrease accordingly. If, on the contrary, the movable. Part 15 is shifted downward in Fig. 1, with the input shaft 1 being rotated counterclockwise relative to the output shaft 4, the level of the voltage of the signal Vl _{1 is raised} from the original level in proportion to the downward shift of the part 15, while the signal Vr ^ is reduced in a corresponding manner.

Außerdem wird am Subtrahierglied 37 ein Spannungssignal Vr₂ derart ausgegeben, daß Vr₂ = Vr. - Vl₁ gilt, und wird am Subtrahierglied 38 ein weiteres Spannungssignal Vl₂ derart ausgegeben, daß Vl₉ = Vl - Vr₁ gilt.In addition, a voltage signal Vr _{2 is} output at the subtracter 37 such that Vr ₂ = Vr. - Vl ₁ applies, and a further voltage signal Vl _{2 is} output at the subtracter 38 in such a way that Vl ₉ = Vl - Vr ₁ applies.

In diesem Zusammenhang ist das Subtrahierglied 37 so aufgebaut, daß das von ihm ausgegebene Spannungssignal Vr₉ im wesentlichen auf einem Null-Voltpegel an der positiven Seite gehalten wird, ohne daher negativ zu werden, während der Pegel des Eingangssignales Vr₁ niedriger ist als das Signal Vl₁. In einer ähnlichen Weise wird das vom Subtrahierglied 38 ausgegebene Spannungssignal Vl₂ im wesentlichen auf dem Null-Voltpegel an der positiven Seite gehalten, ohne daher negativ zu werden, während der Pegel des Eingangssignales Vl₁ niedriger ist als das Signal Vr₁. Als Ergebnis werden unter der Bedingung, daß das bewegliche Teil 15 in die neutrale Position Xo gebracht ist, die Ausgangssignale Vr₂, Vl₂ der Subtrahierglieder 37, 38 beide im wesentlichen aufIn this connection, the subtracter 37 is so constructed that the voltage signal Vr ₉ outputted therefrom is kept substantially at a zero volt level on the positive side without therefore becoming negative, while the level of the input signal Vr _{1 is} lower than the signal Vl ₁ . In a similar manner, the voltage signal Vl ₂ output by the subtracter 38 is maintained substantially at the zero volt level on the positive side without therefore becoming negative, while the level of the input signal Vl _{1 is} lower than the signal Vr ₁ . As a result, under the condition that the movable member 15 is brought to the neutral position Xo, the output signals Vr ₂ , Vl _{2 of} the subtracters 37, 38 both become substantially

dem Null Voltpegel an der positiven Seite gehalten.kept the zero volt level on the positive side.

Das Ausgangssignal Vr- des Subtrahiergliedes 37 wird einem Spannungsvergleicher 39 und einem OR-Kreis 40 eingegeben. Das Ausgangssignal Vl- des Subtrahiergliedes 38 wird einem anderen Spannungsvergleicher 41 und dem OR-Kreis 40 eingegeben .The output signal Vr- of the subtracter 37 is a Voltage comparator 39 and an OR circuit 40 entered. The output signal Vl- of the subtracter 38 is a another voltage comparator 41 and the OR circuit 40 entered.

Durch den OR-Kreis 40 werden die Eingangssignale Vr₂/ Vl₂ logisch addiert, so daß sich ein Signal Sa für die Größe des Drehmomentes ergibt und vom Kreis 40 ausgegeben wird. Dieses Signal Sa weist die Form eines Spannungssignales auf, dessen Pegel proportional zur Größe des auf die Eingangswelle 1 einwirkenden Drehmomentes Ti ist. _{The input signals Vr 2} / Vl _{2 are} logically added by the OR circuit 40, so that a signal Sa results for the magnitude of the torque and is output by the circuit 40. This signal Sa has the form of a voltage signal, the level of which is proportional to the magnitude of the torque Ti acting on the input shaft 1.

An den Spannungsvergleichern 39, 41 werden die Signale Sdr, SdI für die Richtung des Drehmomentes erhalten und jeweils ausgesendet, wobei die Signale Sdr, SdI die Form von logischen Spannungssignalen aufweisen, die jeweils einen niedrigen Pegel "low" aufweisen, wenn der Pegel des Eingangssignales Vr₂ oder Vl₂ kleiner ist als eine vorbestimmte Bezugsspannung Vc und einen hohen Pegel "high" aufweisen, wenn der Pegel des Eingangssignales Vr₂ oder Vl₂ nicht kleiner ist als die Bezugsspannung Vc.The signals Sdr, SdI for the direction of the torque are received at the voltage comparators 39, 41 and are each transmitted, the signals Sdr, SdI being in the form of logic voltage signals which each have a "low" level when the level of the input signal Vr ₂ or Vl _{2 is} smaller than a predetermined reference voltage Vc and have a high level "high" when the level of the input signal Vr ₂ or Vl _{2 is} not smaller than the reference voltage Vc.

Wenn daher die Eingangswelle 1 relativ zur Ausgangswelle 4 im Uhrzeigersinn gedreht wird, werden die Ausgangssignale Sdr, SdI der Spannungsvergleicher 39, 41 auf den hohen Pegel und den niedrigen Pegel jeweils eingestellt. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Eingangswelle 1 entgegen dem Uhrzeigersinn relativ zur Ausgangswelle 4 gedreht wird, das Signal Sdr auf den niedrigen Pegel und das Signal SdI auf den hohen Pegel gesetzt. Als Ergebnis kann die Richtung der Relativdrehung der Eingangswelle 1 in Bezug auf die Aus-Therefore, when the input shaft 1 is rotated clockwise relative to the output shaft 4, the output signals become Sdr, SdI of the voltage comparators 39, 41 are set to the high level and the low level, respectively. In contrast to this, when the input shaft 1 is rotated counterclockwise relative to the output shaft 4, the The signal Sdr is set to the low level and the signal SdI is set to the high level. As a result, the direction of the Relative rotation of the input shaft 1 in relation to the output

gangswelle 4 aus dem logischen Zustand, d.h. aus dem Zustand "high" oder "low" der Signale Sdr, SdI identifiziert bzw. bestimmt werden, die hier, wie dies beschrieben wird, als Signale für die Richtung des Drehmomentes bezeichnet werden, die die Richtung des auf die Eingangswelle 1 einwirkenden Drehmomentes Ti darstellen.output shaft 4 from the logical state, i.e. from the State "high" or "low" of the signals Sdr, SdI are identified or determined here, as this will be referred to as signals for the direction of the torque, which indicate the direction of the on the Represent input shaft 1 acting torque Ti.

Das Signal Sa für die Größe des Drehmomentes und die Signale Sdr, SdI für die Richtung des Drehmomentes weisen charakteristische Kurven auf, die in der in den Fig. 2A und 2B, 2C jeweils gezeigten Weise geneigt und gestuft sind.The signal Sa for the size of the torque and the signals Sdr, SdI for the direction of the torque have characteristic Curves inclined and stepped in the manner shown in Figs. 2A and 2B, 2C, respectively.

Wie dies in der Fig. 2A dargestellt ist, liegt eine obere Grenze des Signales Sa für die Größe des Drehmomentes an einem Spannungspegel Vk, der einer WinkelverSchiebung der Eingangswelle 1 relativ zur Ausgangswelle 4 bis zur vorbestimmten Verriegelungsposition (annähernd 10°) entspricht, in der der Sicherheitsmechanismus, der aus den jeweiligen axialen inneren Endbereichen 1b, 4b der Wellen 1, 4 besteht, wirksam wird und verhindert, daß die relative WinkelverSchiebung zwischen den Wellen größer wird.As shown in FIG. 2A, an upper limit of the signal Sa for the magnitude of the torque is at one Voltage level Vk, which corresponds to an angular displacement of the input shaft 1 relative to the output shaft 4 up to the predetermined The locking position (approximately 10 °) corresponds to the safety mechanism in which the respective axial inner end portions 1b, 4b of the shafts 1, 4 is effective and prevents the relative angular displacement gets bigger between the waves.

Es ergeben sich für die Signale Sdr, SdI für die Richtung des Drehmomentes jeweils Totzonen, die in den Fig. 2B und 2C mit den Bezugszeichen D₁ und D„ bezeichnet sind.There are dead zones for the signals Sdr, SdI for the direction of the torque, which are denoted in FIGS. 2B and 2C by the reference symbols D ₁ and D ″.

Das Signal Sa für die Größe des Drehmomentes und die Signale Sdr, SdI für die Richtung des Drehmomentes, die von dem Kreis 70 aus gesendet werden, der die für das Drehmoment repräsentativen Signale erzeugt, werden alle dem Antriebskreis 80 für den Motor eingegeben. The signal Sa for the size of the torque and the signals Sdr, SdI for the direction of the torque, which is from the Circuit 70, which generates the signals representative of the torque, are all input to the drive circuit 80 for the motor.

Im Folgenden wird der Antriebskreis 80 im Zusammenhang mit der Fig. 1 erläutert.The drive circuit 80 is explained below in connection with FIG. 1.

Das Signal Sa für die Größe des Drehmomentes wird einem positiven Eingangsanschluß eines Differenzverstärkers 49 zugeführt, an dessen negativem Eingangsanschluß ein Rückkopplungssignal Vf angelegt wird.The torque magnitude signal Sa is applied to a positive input terminal of a differential amplifier 49 fed to the negative input terminal of which a feedback signal Vf is applied.

Dieses Rückkopplungssignal Vf wird auf die folgende Weise erhalten: Die Klemmenspannung Va des elektrischen Motores 20, die eine gesteuerte Polarität aufweist, wie dies später ausführlich erläutert werden wird, wird in der Form eines Spannungsanstieges zwischen einm Paar von Anschlüssen 20a, 20b des Motors 20 gegeben bzw. erzeugt. Die Potentiale der Anschlüsse 20a, 20b werden jeweils als Spannungssignale Var, VaI herausgeführt. Das Signal Var vom Anschluß 20a wird an den positiven Eingangsanschluß eines Subtrahiergliedes 50 und an den negativen Eingangsanschluß eines weiteren Subtrahiergliedes 51 angelegt. Das Signal VaI vom Anschluß 20b wird an einen negativen Eingangsanschluß des Subtrahiergliedes 50 und an einen positiven Eingangsanschluß des Subtrahiergliedes 51 angelegt. In den Subtrahiergliedern 50, 51 werden die Signale Var, VaI jeweils zur Erzeugung von SpannungsSignalen Var¹, VaI¹ verarbeitet, die von den Subtrahiergliedern ausgesendet werden. Die Ausgangssignale Var¹, VaI' der Subtrahierglieder 50, 51 werden einem OR-Kreis 52 eingegeben, in dem sie zur Erzeugung eines Spannungssignales Va¹, das den Spannungsanstieg zwischen den Anschlüssen 20a, 20b als den absoluten Wert der Ankerspannung darstellt, logisch addiert werden. Das Spannungssignal Va¹ wird über ein Tiefpaßfilter 53 ausgesendet, in dem es zur Erzeugung des zuvor genannten Rückkopplungssignales Vf geglättet wird.This feedback signal Vf is obtained in the following manner: The terminal voltage Va of the electric motor 20, which has a controlled polarity as will be explained in detail later, is given in the form of a voltage rise between a pair of terminals 20a, 20b of the motor 20 or generated. The potentials of the connections 20a, 20b are each brought out as voltage signals Var, VaI. The signal Var from terminal 20a is applied to the positive input terminal of a subtracter 50 and to the negative input terminal of a further subtractor 51. The signal VaI from the terminal 20b is applied to a negative input terminal of the subtracter 50 and to a positive input terminal of the subtracter 51. In the subtracters 50, 51 the signals Var, VaI are processed in each case to generate voltage signals Var ¹ , VaI ¹ which are sent out by the subtracters. The output ^{signals Var 1} , VaI 'of the subtracters 50, 51 are input to an OR circuit 52 in which they are ^{logically added to generate a voltage signal Va 1} which represents the voltage rise between the terminals 20a, 20b as the absolute value of the armature voltage . The voltage signal Va ¹ is sent out via a low-pass filter 53, in which it is smoothed to generate the aforementioned feedback signal Vf.

In dem Differenzverstärker 49, der das Signal Sa für die Amplitude des Drehmomentes und das Rückkopplungssignal Vf empfängt, wird die Differenz zwischen diesen Signalen Sa und Vf gebildet, die dann verstärkt wird und als ein Gleich-In the differential amplifier 49, the signal Sa for the amplitude of the torque and the feedback signal Vf receives, the difference between these signals Sa and Vf is formed, which is then amplified and expressed as an equal

spannungssignal Sa¹ vom Verstärker 49 ausgesendet wird. Das Spannungssignal Sa¹ wird einem positiven Eingangsanschluß eines Vergleichers 54 zugeführt, in dem es mit einem dreieckförmigen Spannungsimpulssignal Vt verglichen wird, das an einen negativen Eingangsanschluß des Vergleichers 54 von einem Dreieckwellengenerator 55 angelegt wird. Dadurch wird ein rechteckiges Impulssignal Sa" erzeugt und vom Vergleicher 54 ausgesendet.voltage ^{signal Sa 1 is} sent out by the amplifier 49. The voltage signal Sa ¹ is supplied to a positive input terminal of a comparator 54 in which it is compared with a triangular voltage pulse signal Vt applied to a negative input terminal of the comparator 54 from a triangular wave generator 55. As a result, a rectangular pulse signal Sa ″ is generated and sent out by the comparator 54.

Das Rechteckimpulssignal Sa" wird als ein Spannungssignal ausgesendet, das einen Ursprungspegel Vcc aufweist, wenn der Pegel des Gleichspannungssignals Sa' größer ist als das dreieckförmige Spannungsimpulssignal Vt. Wie dies beispielhaft in der Fig. 2D dargestellt ist, wird demgemäß das Ausgangssignal Sa" des Vergleichers 54 in der Form eines Rechteckimpulssignales erzeugt, dessen Frequenz mit dem Dreieckimpulssignal Vt und einer sich ändernden Impulsbreite W.. proportional zum Spannungspegel des Gleichstromsignales Sa¹, das vom Verstärker 49 aus gesendet wird, synchronisiert wird.The square pulse signal Sa "is sent out as a voltage signal which has an original level Vcc when the level of the DC voltage signal Sa 'is greater than the triangular voltage pulse signal Vt. As shown by way of example in FIG. 2D, the output signal Sa" of the comparator is accordingly 54 is generated in the form of a square pulse signal, the frequency of which is synchronized with the triangular pulse signal Vt and a changing pulse width W .. proportional to the voltage level of the direct current signal Sa ¹ , which is sent from the amplifier 49.

Wie dies aus der Fig. 2D hervorgeht, weist das Rechteckimpulssignal Sa" eine Durchschnittsspannung bzw. effektive Spannung VM₁ derart auf, daß VM₁ = Vcc χ (W₁ZWo) gilt, wobei Wo die Impulsdauer des mit dem Signal Vt synchronisierten Signales Sa" ist. Die Durchschnittsspannung VM₁ des Signales Sa" ist natürlich proportional zum Spannungspegel des Signals Sa'.As can be seen from FIG. 2D, the square-wave signal Sa "has an average voltage or effective voltage VM ₁ such that VM ₁ = Vcc χ (W ₁ ZWo), where Wo is the pulse duration of the signal Sa synchronized with the signal Vt " is. The average _{voltage VM 1 of} the signal Sa "is of course proportional to the voltage level of the signal Sa '.

Das Rechteckimpulssignal Sa" wird an einen Schaltkreis 48 angelegt, der zur Schaltsteuerung eines Brückenkreises 47 vorgesehen ist, der ihm nachgeschaltet ist. An den Schaltkreis 48 werden auch die Signale Sdr, SdI für die Richtung des Drehmomentes angelegt. Der Schaltkreis 48 kann bewirken,The square-wave pulse signal Sa ″ is applied to a switching circuit 48 which is used for switching control of a bridge circuit 47 is provided, which is downstream from him. The signals Sdr, SdI for the direction of the torque applied. Circuit 48 can cause

daß der Brückenkreis 47 die Klemmenspannung Va dem elektrischen Motor 20 mit einer gesteuerten Polarität an den Klemmen einprägt, wobei die Spannung Va einen effektiven Wert aufweist, der der Durchschnittsspannung VM₁ des Rechteckimpuls signale s Sa" entspricht, wie dies später erläutert werden wird.that the bridge circuit 47 impresses the terminal voltage Va to the electric motor 20 with a controlled polarity at the terminals, the voltage Va having an effective value which _{corresponds to the average voltage VM 1 of} the rectangular pulse signals s Sa ", as will be explained later.

Der Schaltkreis 48 sendet die Steuersignale, die später beschrieben werden, über vier Anschlüsse 48a, 48b, 48c, 48d aus, die mit den Basisanschlüssen von vier npn-Transistoren 43, 44, 45, 46 verbunden sind, die die vier Brückenzweige des Brückenkreises 47 bilden. Der Brückenkreis 47 ist als Schaltkreis aufgebaut, der die Polarität und die effektive Spannung bestimmt, wobei die Transistoren 43 bis 46 als Schaltelemente 15 verwendet werden. In dem Brückenkreis weisen die Brückenseiten bzw. -zweige der Transistoren 43, 45 einen zwischen diesen Transistoren herausgeführten Anschluß 47a auf, der als ein Anschluß an der Versorgungsseite mit einem positiven Anschluß +V einer nicht dargestellten Versorgungsquelle verbunden ist. Die Brückenseiten bzw. -zweige der Transistoren 44, 46 weisen einen zwischen diesen Transistoren herausgeführten Anschluß 47b auf, der als ein erdseitiger Anschluß mit Masse verbunden ist. Zwischen den Zweigen der Transistoren 43, 44 und zwischen den Zweigen der Transistoren 45, 46 werden jeweils Anschlüsse 47c, 47d herausgeführt, die als ein Paar von Ausgangsanschlüssen, deren Polarität in Übereinstimmung mit den Ein-Aus-Zuständen der Transistoren 43 - 46 umschaltbar ist, mit den Anschlüssen 20a, 20b des elektrischen Motores 20 jeweils verbunden sind.The circuit 48 sends the control signals which will be described later are made via four connections 48a, 48b, 48c, 48d that connect to the base connections of four npn transistors 43, 44, 45, 46 are connected, which form the four bridge branches of the bridge circle 47. The bridge circle 47 is as Built up circuit that determines the polarity and the effective voltage, with the transistors 43 to 46 as switching elements 15 can be used. In the bridge circuit, the bridge sides or branches of the transistors 43, 45 have a between these transistors led out terminal 47a, which as a terminal on the supply side with a positive terminal + V of a supply source, not shown, is connected. The bridge sides or branches of the Transistors 44, 46 have a terminal 47b which is led out between these transistors and is used as a ground-side Terminal is connected to ground. Between the branches of the transistors 43, 44 and between the branches of the Transistors 45, 46 are brought out, respectively, terminals 47c, 47d, which are used as a pair of output terminals whose Polarity is switchable in accordance with the on-off states of the transistors 43-46, with the terminals 20a, 20b of the electric motor 20 are connected, respectively.

In der vorangehenden Kreisanordnung ist der Schaltkreis so aufgebaut-, daß er das Rechteckimpulssignal Sa" zu den Basisanschlüssen der Transistoren 43, 46 führt, wenn das Signal Sdr für die Richtung des Drehmomentes einen hohenIn the foregoing circuit arrangement, the circuit is so constructed that it supplies the square pulse signal Sa "to the Base connections of the transistors 43, 46 leads when the signal Sdr for the direction of the torque is high

- -2ΤΓ -- -2ΤΓ -

Pegel "high" aufweist und wenn das begleitende Signal SdI für die Richtung des Drehmomentes einen niedrigen Pegel "low" aufweist. Im Gegensatz dazu legt der Kreis 48 das Signal Sa" an die Basisanschlüsse der Transistoren 44, 45 an, wenn das Signal Sdr den niedrigen Pegel "low" und das Signal SdI den hohen Pegel "high" aufweisen.Level "high" and when the accompanying signal SdI has a low level "low" for the direction of the torque. In contrast, the circle 48 sets that Signal Sa "to the base terminals of the transistors 44, 45 when the signal Sdr the low level" low "and the Signal SdI have the high level "high".

Wenn beispielsweise das Signal Sdr für die Richtung des Drehmomentes auf den hohen Pegel eingestellt wird, wobei vom Steuerrad auf die Eingangswelle 1 das Steuerdrehmoment im Uhrzeigersinn angelegt wird, wird das Rechteckimpulssignal Sa" vom Vergleicher 54 an die Basisanschlüsse der Transistoren 43, 46 angelegt, wodurch diese eingeschaltet werden, so daß die Spannung Va an den elektrischen Motor 20 mit einer solchen Polarität angelegt wird, daß an den Motor der Ankerstrom Io in der Richtung A der Fig. 1 fließt. Dadurch wird der Rotor 26 des Motors 20 so angesteuert, daß er sich im Uhrzeigersinn in Übereinstimmung mit der Richtung der Drehhung der Eingangswelle 1 relativ zur Ausgangswelle 4 dreht. Als Ergebnis wird das im Uhrzeigersinn wirkende Drehmoment des Rotors 26 über den Untersetzungsmechanismus 32, 33 derart übertragen, daß es als Hilfsdrehmoment an die Ausgangswelle 4 geliefert bzw. angelegt wird.For example, if the signal Sdr for the direction of the torque is set to the high level, the control torque im Is applied clockwise, the square pulse signal Sa "from the comparator 54 is applied to the base terminals of the transistors 43, 46 applied, whereby these are turned on, so that the voltage Va to the electric motor 20 with a is applied in such a polarity that the armature current Io flows to the motor in the direction A of FIG. This will the rotor 26 of the motor 20 is driven to rotate clockwise in accordance with the direction of rotation the input shaft 1 rotates relative to the output shaft 4. As a result, the clockwise torque becomes of the rotor 26 via the reduction mechanism 32, 33 so that it is transmitted as auxiliary torque to the output shaft 4 is delivered or created.

Im Gegensatz dazu wird, wenn das Signal SdI für die Richtung des Drehmomentes auf den hohen Pegel eingestellt wird, wobei von dem Steuerrad an die Eingangswelle 1 ein Steuerdrehmoment entgegen dem Uhrzeigersinn angelegt wird, das Rechteckimpulssignal Sa" an die Basisanschlüsse der Transistoren 44, 45 angelegt, wodurch diese eingeschaltet werden, so daß die Spannung Va an den elektrischen Motor 20 mit einer solchen Polarität angelegt wird, daß an diesen der Ankerstrom Io in der Richtung B der Fig. 1 angelegt wird. Dadurch wird der Rotor 26 des Motors 20 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Als Ergebnis wird ein entgegen dem UhrzeigersinnIn contrast, if the signal SdI for the direction of the torque is set to the high level, with a control torque from the steering wheel to the input shaft 1 is applied counterclockwise, the square pulse signal Sa "to the base terminals of the transistors 44, 45 applied, whereby these are turned on, so that the voltage Va to the electric motor 20 with a is applied such a polarity that the armature current Io in the direction B of FIG. 1 is applied thereto. Through this the rotor 26 of the motor 20 is rotated counterclockwise. As a result, it becomes a counterclockwise

wirkendes Drehmoment des Rotors 26 über den Untersetzungsmechanismus 32, 33 derart übertragen, daß es als Hilfsdrehmoment an die Ausgangswelle 4 angelegt wird.acting torque of the rotor 26 via the reduction mechanism 32, 33 transmitted in such a way that it is used as an auxiliary torque is applied to the output shaft 4.

Der effektive Wert der an den elektrischen Motor 20 angelegten Spannung Va entspricht daher der Durchschnittsspannung VM₁ des Rechteckimpulssignales Sa" und ist daher proportional zum Spannungspegel des Signales Sa für die Größe des Drehmomentes.The effective value of the voltage Va applied to the electric motor 20 therefore corresponds to the average voltage VM _{1 of} the square-wave signal Sa "and is therefore proportional to the voltage level of the signal Sa for the magnitude of the torque.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß unter der Bedingung, daß das bewegliche Teil 15 des Mechanismus 13 zur Ermittlung des Drehmomentes in die neutrale Position Xo der Fig. 1 gebracht ist, ohne daß ein Steuerdrehmoment an die Eingangswelle 1 angelegt wird, das Signal Sa für die Größe des Drehmomentes in der Nähe des Null-Voltpegels gehalten wird und die Signale Sdr, SdI für die Richtung des Drehmomentes beide auf den niedrigen Pegel eingestellt werden, so daß keiner der Transistoren 43 bis 46 des Brückenkreises 47 eingeschaltet wird. Aus diesem Grunde bleibt die Spannung Va auf einem Null-Voltpegel, wie dies aus den Fig. 2A bis 2C hervorgeht.In this connection, it should be noted that on condition that the movable part 15 of the mechanism 13 to determine the torque in the neutral position Xo of Fig. 1 is brought without a control torque is applied to the input shaft 1, the signal Sa for the magnitude of the torque is kept in the vicinity of the zero volt level and the signals Sdr, SdI for the direction of the torque can both be set to the low level, so that neither of the transistors 43 to 46 of the bridge circuit 47 is switched on. For this reason, the voltage Va remains at a zero volt level, as can be seen from the Figures 2A to 2C are evident.

Bei einer derartigen Anordnung kann der Antriebskreis 80 für den Motor an den elektrischen Motor 20 ein Steuersignal als die Klemmenspannung Va anlegen, das einen effektiven Wert besitzt, der proportional zum Spannungspegel des Signales Sa für die Größe des Drehmomentes ist, bei dem es sich grundsätzlich um ein Signal handelt, das für die Größe des auf die Eingangswelle 1 einwirkenden Drehmomentes Ti repräsentativ ist.With such an arrangement, the drive circuit 80 for the motor can send a control signal to the electric motor 20 as the terminal voltage Va which has an effective value proportional to the voltage level of the signal Sa is the magnitude of the torque, which is basically a signal that represents the magnitude of the torque Ti acting on the input shaft 1 is representative.

Außerdem wird ein Signal gemäß der Klemmenspannung Va als das Signal Vf zu dem Signal Sa für die Größe des Drehmomentes zurückgekoppelt, wie dies beschrieben wurde.In addition, a signal corresponding to the terminal voltage Va as the signal Vf becomes the signal Sa for the amount of torque fed back as described.

Im Folgenden wird die Antriebssteuerung des elektrischen Motors 20 im Zusammenhang mit dem Rückkopplungssignal Vf ausführlicher erläutert bzw. berechnet.In the following, the drive control of the electric motor 20 in connection with the feedback signal Vf explained or calculated in more detail.

Die Signale Var¹, VaI¹, die von den Subtrahiergliedern 50, 51 ausgesendet werden, werden als Spannungssignale in der folgenden Form geliefert:The signals Var ¹ , VaI ¹ , which are sent out by the subtracters 50, 51, are supplied as voltage signals in the following form:

Var¹ = A₁ χ (Var - VaI);
undVar ¹ = A ₁ χ (Var - VaI);
and

VaI¹ = A₁ χ (VaI - Var),VaI ¹ = A ₁ χ (VaI - Var),

wobei A₁ einen Verstärkungsfaktor bezeichnet, der so beschaffen ist, daß die Ausgangsspannung Var¹ oder VaI' im wesentlichen gleich Null an der positiven Seite wird, ohne daß negative Werte erreicht werden, wenn Var< VaI für das Subtrahierglied 50 oder Var;> VaI für das Subtrahierglied ähnlich wie in dem Fall der obengenannten Subtrahierglieder 37, 38 gilt.where A ₁ denotes a gain which is such that the output voltage Var ¹ or VaI 'becomes substantially zero on the positive side without attaining negative values when Var <VaI for the subtracter 50 or Var;> VaI for the subtracter similarly to the case of the above-mentioned subtracters 37,38.

Das Ausgangssignal Va' vom OR-Kreis 52 ergibt sich dadurch, daß die logische Summe der obengenannten Signale Var¹, VaI' gebildet wird. Es weist daher immer einen Spannungspegel auf, der dem absoluten Wert der Spannung Va entspricht. Das Ausgangssignal Va' ergibt sich in der Form eines Effektivwertes, der dem Anker des elektrischen Motores so eingeprägt wird, daß gilt:The output signal Va 'from the OR circuit 52 results from the fact that the logical sum of the above-mentioned signals Var ¹ , VaI' is formed. It therefore always has a voltage level which corresponds to the absolute value of the voltage Va. The output signal Va 'results in the form of an effective value, which is impressed on the armature of the electric motor in such a way that the following applies:

Va' = A₁ x / Var - VaI / = A χ / Va / .Va '= A ₁ x / Var - VaI / = A χ / Va /.

Das Rückkopplungssignal Vf ist ein geglättetes Signal dieses Signales Va¹. Es gilt:The feedback signal Vf is a smoothed signal of this signal Va ¹ . The following applies:

Vf = Va¹ = A₁ χ Ι Va / .Vf = Va ¹ = A ₁ χ Ι Va /.

Es wird festgestellt, daß in dem Antriebskreis 80 die Ankerspannung Va durch das Signal Vf, das zu dem Signal Sa zurückgekoppelt wird, stabilisiert wird, so daß ihr Effektivwert proportional zur Spannung des Signals Sa für die Größe des Drehmomentes ist.It is found that in the drive circuit 80, the armature voltage Va is stabilized by the signal Vf, which is fed back to the signal Sa, so that its rms value is proportional to the voltage of the signal Sa for the magnitude of the torque.

Unter der Bedingung, daß der Rotor 26 des elektrischen Motors 20 in einer Drehrichtung mit der so eingeprägten Spannung Va gedreht wird, folgt, wenn der Durchschnittswert als Effektivwert des AnkerStroms Io Im ist, der Innenwiderstand des Motors 20 Rm (=-0 ) beträgt und die Induktionsspannung als elektromotorische Kraft des Motors 20 Vs ist:Under the condition that the rotor 26 of the electric motor 20 is in a direction of rotation with the thus impressed voltage Va is rotated, if the average value is the effective value of the armature current Io Im, the internal resistance follows of the motor is 20 Rm (= -0) and the induction voltage as the electromotive force of the motor is 20 Vs:

Va = Im χ Rm + Vs (1) .Va = Im χ Rm + Vs (1).

Außerdem ergibt sich für den elektrischen Motor 20, wenn die Drehzahl N in Umdrehungen pro Minute ist und der Koeffizient der Induktionsspannung Ke in Volt pro Umdrehungen pro Minute ist, daß die Induktionsspannung Vs in Volt die folgende Beziehung zur Drehzahl N hat:In addition, for the electric motor 20, when the rotational speed N is in revolutions per minute and the coefficient the induction voltage Ke in volts per revolutions per minute, that the induction voltage Vs in volts is the following The relationship to the speed N has:

Vs = Ke χ N (2) .Vs = Ke χ N (2).

Durch Einsetzen der Gleichung (2) in die Gleichung (1) ergibt sich:Substituting equation (2) into equation (1) gives:

Va = Im χ Rm + Ke χ N (3) .Va = Im χ Rm + Ke χ N (3).

In dem bisher beschriebenen elektrischen Leistungssteuersystem 200 wird, unter einer Bedingung, daß die auf die Ausgangswelle 4 an der Seite der Straßenoberfläche ausgeübte Last eine konstante Größe Tr aufweist, wenn das zur Drehung des Steuerrades und daher der Welle 1 erforderlicheIn the electric power control system 200 described so far, on a condition that the Output shaft 4 on the side of the road surface load has a constant amount Tr when the Rotation of the steering wheel and therefore the shaft 1 required

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BetriebsSteuerdrehmoment Th für eine relativ hohe Drehzahl Nh (Umdrehungen pro Minute) und Tl für eine relativ niedrige Drehzahl Nl (Umdrehungen pro Minute) ist, die Größenbeziehung dazwischen folgendermaßen bestimmt. In diesem Zusammenhang wird von Ort zu Ort ein Suffix "low" oder "1", das sich auf die niedrige Drehzahl bezieht und ein begleitendes Suffix "h", das sich auf die hohe Drehzahl bezieht, nachfolgend verwendet.Operating control torque Th for a relatively high speed Nh (revolutions per minute) and Tl for a relatively low speed Nl (revolutions per minute) is the size relationship in between determined as follows. In this context, a suffix "low" or "1" is used from place to place, referring to the low speed and an accompanying suffix "h" referring to the high speed, hereinafter used.

Aus der voranstehenden Definition ergibt sich:The above definition results in:

Nh>Nl (4).Nh> Nl (4).

Die Anwendung der obengenannten Suffixes auf die Gleichung (3) ergibt:Applying the above suffixes to the equation (3) gives:

Vah = Ih χ Rm + Ke χ Nh¹ (5)Vah = Ih χ Rm + Ke χ Nh ¹ (5)

Va low = Il χ Rm + Ke χ Nl¹ (6),.Va low = Il χ Rm + Ke χ Nl ¹ (6) ,.

Dabei bezeichnen Nh¹ und Nl¹ hohe und niedrige Drehzahlen (Umdrehungen pro Minute) des elektrischen Motores 20.Nh ¹ and Nl ¹ denote high and low speeds (revolutions per minute) of the electric motor 20.

Da andererseits die Eingangswelle 1 über den Torsionsstab mit der Ausgangswelle 4 verbunden ist und zudem auch der Rotor 26 des elektrischen Motors 20 über den Untersetzungsmechanismus 32, 33 mit der Ausgangswelle 4 verbunden ist, muß die Drehzahl N des Motors 20 der Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit der Eingangswelle 1 entsprechen.On the other hand, since the input shaft 1 is connected to the output shaft 4 via the torsion bar and also the The rotor 26 of the electric motor 20 is connected to the output shaft 4 via the reduction mechanism 32, 33, the speed N of the motor 20 must correspond to the number of revolutions per unit of time of the input shaft 1.

Beispielsweise können für eine Einheitsumdrehungszahl pro Zeiteinheit der Eingangswelle 1 , d.h. für eine Umdrehung pro Minute der Eingangswelle 1, wenn bewirkt wird, daß der elektrische Motor 20 sich mit einer Drehzahl von K₂ Umdrehungen pro Minute dreht, die letzten Faktoren Nh' und Nl¹ For example, for a unit number of revolutions per unit of time of the input shaft 1, ie for one revolution per minute of the input shaft 1, if the electric motor 20 is caused to _{rotate at a speed of K 2} revolutions per minute, the last factors Nh 'and Nl ¹

der Gleichungen (5) und (6) folgendermaßen ausgedrückt werden:of equations (5) and (6) can be expressed as follows:

Nh¹ = K₂ χ Nh und Nl¹ = K₃ χ Nl.Nh ¹ = K ₂ χ Nh and Nl ¹ = K ₃ χ Nl.

Durch Einführen eines einzigen Faktors K₃ anstelle des Produktes Ke χ K~ können die Gleichungen (5) und (6) folgendermaßen umgeschrieben werden:By introducing a single factor K ₃ instead of the product Ke χ K ~, equations (5) and (6) can be rewritten as follows:

Vah = Ih χ Rm + K₃ χ Nh ■=■--τ—τ (7)Vah = Ih χ Rm + K ₃ χ Nh ■ = ■ --τ — τ (7)

VaI = Il χ Rm + K₃ χ Nl (8) .VaI = Il χ Rm + K ₃ χ Nl (8).

Wie dies bereits beschrieben wurde, weist die Ankerspannung Va, die dem elektrischen Motor 20 eingeprägt wird, einen sich ändernden Effektivwert auf, der proportional zur Größe des Streuerdrehmomentes Ti ist, das auf die Eingangswelle 1 einwirkt. Aus diesem Grunde folgt, wenn der Proportionalitätsfaktor dazwischen oder ein schein- bzw. offenbarer -Verstärkungsfaktor an den Kreisen 70, 80 A₃ ist:As has already been described, the armature voltage Va which is impressed on the electric motor 20 has a changing rms value which is proportional to the magnitude of the stray torque Ti which acts on the input shaft 1. For this reason, if the proportionality factor in between or an apparent or apparent gain factor at the circles 70, 80 is A ₃ :

Vah = A₃ χ Th (9)Vah = A ₃ χ Th (9)

Va low = A₃ χ Tl (10).Va low = A ₃ χ Tl (10).

Durch Einsetzen der Gleichungen (9) und (10) in die Gleichungen (7) und (8) ergibt sich:Substituting equations (9) and (10) into equations (7) and (8) result:

A₃ χ Th = Ih χ Rm + K₃ χ Nh (11)A ₃ χ Th = Ih χ Rm + K ₃ χ Nh (11)

x Tl = Il x Rm + K₃ χ Nl (12).x Tl = Il x Rm + K ₃ χ Nl (12).

Der Gleichstrommotor 20 entwickelt elektromagnetisch das Drehmoment und legt dieses als Hilfsdrehmoment To an die Ausgangswelle 4 an. Dieses Ausgangsdrehmoment To ist bezüglich seiner Größe proportional zu dem Effektivwert als Durchschnittswert Im des Ankerstromes Io. In dem Leistungssteuersystem 20Oj durch das ein Straßenrad (nicht dargestellt) gedreht wird, so daß es durch das Steuerrad gesteuert wird, muß die in der Form des Drehmomentes Tr an der Seite der Straßenoberfläche ausgeübte Last mit der Summe des auf die Eingangswelle 1 einwirkenden Steuerdrehmomentes Ti und des Hilfsdrehmomentes To, das vom elektrischen Motor 20 angelegt wird, ausgeglichen bzw. ausbalanciert werden. Es gilt daher:The direct current motor 20 develops the torque electromagnetically and applies it to the auxiliary torque To Output shaft 4 on. The size of this output torque To is proportional to the rms value as the average value Im of the armature current Io. In the power control system 20Oj through which a road wheel (not shown) is rotated so that it is through the steering wheel is controlled, the load exerted in the form of the torque Tr on the side of the road surface must match the Sum of the control torque Ti acting on the input shaft 1 and the auxiliary torque To, which is generated by the electrical Motor 20 is applied, compensated or balanced. The following therefore applies:

Tr = Th + K₄ χ Ih (13)Tr = Th + K ₄ χ Ih (13)

Tr = Tl + K₄ χ Il (14).Tr = Tl + K ₄ χ Il (14).

Dabei bezeichnet K, den Proportionalxtätsfaktor zwischen dem Ankerstrom Im des Motors 20 und dem Ausgangsdrehmoment To,desselben.Here, K denotes the proportional extension factor between the armature current Im of the motor 20 and the output torque To, the same.

Durch Abziehen der Gleichung (12) von der Gleichung (11) an beiden Seiten und Ordnen der Ergebnisse durch Ersetzen der Faktoren Ih und Il gemäß einer Reduzierung aus den Gleichungen (13) und 14) ergibt sich:By subtracting equation (12) from equation (11) on both sides and ordering the results by substituting the factors Ih and Il according to a reduction from the Equations (13) and 14) result:

Th - Tl = K₃ χ (Nh - Nl)/(A₃ + Rm/K^ (15)Th - Tl = K ₃ χ (Nh - Nl) / (A ₃ + Rm / K ^ (15)

Unter den Faktoren auf der rechten Seite der obigen Gleichung (15) bezeichnet Rm eine positive Konstante. A₃, K₃ und K₄ sind ebenfalls alle positiv. Außerdem ergibt sich aus der Gleichung (4) Nh - Nl-" 0. Die rechte Seite der Gleichung (15) wird daher positiv, wenn sie zahlenmäßig abgeschätzt wird.Among the factors on the right side of the above equation (15), Rm denotes a positive constant. A ₃ , K _3, and K ₄ are also all positive. In addition, from the equation (4), Nh - Nl- "0. Therefore, the right side of the equation (15) becomes positive when it is numerically estimated.

Aus der Gleichung (15) ergibt sich daher: Th - Tl J> O Es gilt daher: Th > Tl (15¹)-Equation (15) therefore gives: Th - Tl J> O The following therefore applies: Th> Tl (15 ¹ ) -

Aus der Gleichung (15¹) geht hervor, daß in dem elektrischen Leistungssteuersystem 200, in dem die Eingangswelle 1 mechanisch im wesentlichen über den Torsionsstab 8 mit der Ausgangswelle 4 verbunden ist und in dem außerdem an den elektrischen Motor 20, der ein Hilfsdrehmoment an die Ausgangswelle 4 anlegen kann, die Ankerspannung Va angelegt wird, deren Effektivwert proportional zur Größe des Steuerdrehmomentes Ti ist, das auf die Eingangswelle 1 einwirkt, eine solche Wirkung erreicht wird, daß, wenn die auf der Seite der Straßenoberfläche ausgeübte Last Tr konstant gehalten wird, das zur Drehung des Steuerrades erforderliche Betriebssteuerdrehmoment Th bei der relativ hohen Drehzahl Nh bezüglich seiner Größe größer gemacht wird als das geforderte BetriebsSteuerdrehmoment Tl zur Drehung des Steuerrades bei der relativ niedrigen Drehzahl Nl.From equation (15 ¹ ) it can be seen that in the electrical power control system 200 in which the input shaft 1 is mechanically connected to the output shaft 4 essentially via the torsion bar 8 and in which also to the electric motor 20 which supplies an auxiliary torque to the Output shaft 4, the armature voltage Va is applied, the rms value of which is proportional to the magnitude of the control torque Ti applied to the input shaft 1, such an effect is obtained that when the load Tr applied on the road surface side is kept constant, the operating control torque Th required for rotating the steering wheel at the relatively high speed Nh is made larger in size than the required operating control torque Tl for rotating the steering wheel at the relatively low speed Nl.

Daß das Steuerdrehmoment Th größer ist als das Steuerdrehmoment Tl bedeutet, daß dann, wenn die Geschwindigkeit der Drehung des Steuerrades größer wird, die Steuerreaktion größer wird. Dadurch wird das Steuerrad nur umso mehr gewichtig bzw. bedeutend oder wirksam.That the control torque Th is greater than the control torque Tl means that when the speed of the Turning the steering wheel becomes greater, the steering response becomes greater. This only makes the steering wheel all the more weighty or significant or effective.

Bei der vorangehenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Eingangswelle 1 und die Ausgangswelle 4 im wesentlichen koaxial zueinander angeordnet und mechanisch im wesentlichen miteinander über den Torsionsstab 8 verbunden, der koaxial zu beiden Wellen 1,4 angeordnet ist. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß bei einem modifizierten Beispiel der Ausführungsform eine will-In the foregoing embodiment of the present invention, the input shaft 1 and the output shaft are 4 arranged essentially coaxially to one another and mechanically essentially connected to one another via the torsion bar 8, which is arranged coaxially to the two shafts 1,4. In this context it should be noted that with a modified example of the embodiment a will-

lhlh

kürlich angeordnete Eingangswelle und eine willkürlich angeordnete Ausgangswelle vorteilhafterweise miteinander
über eine Kombination notwendiger mechanischer Verbindungsglieder, wie beispielsweise eine Zugstange und ein Universalgelenk miteinander verbunden sein können.arbitrarily arranged input shaft and an arbitrarily arranged output shaft advantageously together
can be connected to one another via a combination of necessary mechanical connecting links, such as a pull rod and a universal joint.

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Leistungssteuersystem für Kraftfahrzeuge mit einem Antriebssteuerkreis, durch den ein Antriebssteuersignal an einen Gleichstrommotor anlegbar ist. Das System kann ein Hilfsdrehmoment an einer Ausgangswelle, die mechanisch über ein Zwischenverbindungsglied mit einer Eingangswelle verbunden
ist, in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal von einem Mechanismus zur Ermittlung des Drehmomentes anlegen, der
das auf die Eingangswelle einwirkende Steuerdrehmoment ermitteln kann.The invention relates to an electrical power control system for motor vehicles with a drive control circuit by means of which a drive control signal can be applied to a direct current motor. The system can provide auxiliary torque to an output shaft that is mechanically connected to an input shaft via an intermediate link
is to apply in accordance with an output signal from a torque detection mechanism which
can determine the control torque acting on the input shaft.

Das Antriebssteuersignal umfaßt eine Ankerspannung des Motors, dessen Wert proportional zur Größe des Steuerdrehmomentes ist, das auf die Eingangswelle einwirkt.The drive control signal includes an armature voltage of the motor, the value of which is proportional to the magnitude of the control torque that acts on the input shaft.

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Claims

Patent attorneys Dipl.-Ing. H. ¥ bigkmanh, Dipl.-Piiys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A. ¥ eickmann, Dipl .- ^ Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska, Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel QQ / oQ k 8000 MÜNCHEN 86 | Ο * ^ Μϊ *, POST BOX 860 820 MOHLSTRASSE 22 TELEPHONE (0 89) 980352 TELEX 5 22 621 VP / He TELEGRAM PATENTWKICKMANN MUNICH HONDA GIKEN KOGYO KABOYHIKI 1-1, Min 2-chome, Minato-ku, Tokyo / Japan Electrical power control system for motor vehicles Patent claims

1. Electrical power control system (200) for motor vehicles with an input shaft (1) that is effective connected to a steering wheel, an output shaft (4) operatively connected to a steered wheel, an intermediate connecting part (8) which mechanically connects the input shaft (1) and the output shaft (4) substantially to one another connects, a DC motor (20) which effectively applies auxiliary torque to the output shaft (4), a device (13) for determining the torque, which determines the control torque (Ti) acting on the input shaft (1) and a drive control circuit (100), to the motor (20) a drive control signal (Va) in accordance with an output signal (Vr, Rl) from the determining device (13), characterized in that the drive control signal (Va) is a

Armature voltage (Va) of the motor (20) includes a value which is proportional to the size of the control torque (Ti) acting on the input shaft (1).

2. System according to claim 1, characterized in that the drive control circuit (100) has a Circuit (70) which generates a signal representative of the torque that circuit (70) is the output signal (Vr, Vl) from the detection device (13) and on the basis of the output signal (Vr, Vl) a signal (Sdr, SdI) for the direction of the torque and a signal (Sa) for the magnitude of the torque that the The direction and the magnitude of the control torque (Ti) acting on the input shaft (1), respectively, and that a motor drive control circuit (80) is provided which the signal (Sdr, SdI) for the direction of the torque and the Can receive signal (Sa) for the size of the torque and the motor (20) the armature voltage (Va) with one polarity can memorize which of the signal (Sdr, SdI) for the Direction of the torque and a level that is proportional to a value of the signal (Sa) for the size of the Torque is.

3. System according to claim 2, characterized in that the drive control circuit (80) has a Feedback circuit (50, 51, 52, 53) for negative feedback of a signal (Vf) according to the armature voltage (Va) to the signal (Sa) for the magnitude of the torque.

4. System according to one of claims 1 to 3, characterized in that the input shaft (1) and the output shaft (4) are arranged substantially coaxially to one another and that the intermediate connecting part (8) comprises a torsion bar (8) which is arranged coaxially both to the input shaft (1) and to the output shaft (4) is.

5. System according to any one of claims 1 to 4, characterized in that there is also a reduction mechanism (32, 33) are provided for transmitting the torque developed by the engine to the output shaft (4) is, whereby the speed of this torque is reduced.